Modulace s jedním postranním pásmem - Single-sideband modulation

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Modulace s jedním postranním pásmem“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Červenec 2015) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Ilustrace spektra signálů AM a SSB. Spektrum dolního bočního pásma (LSB) je invertováno ve srovnání se základním pásmem. Jako příklad lze uvést, že 2kHz audio signál základního pásma modulovaný na 5 MHz nosnou bude produkovat frekvenci 5,002 MHz, pokud je použito horní pásmo (USB), nebo 4,998 MHz, pokud je použit LSB.

v rádio komunikace, modulace jedním postranním pásmem (SSB) nebo modulace potlačeného nosiče s jedním postranním pásmem (SSB-SC) je typ modulace slouží k přenosu informací, například zvukový signál tím, že rádiové vlny. Upřesnění amplitudová modulace, používá vysílač Napájení a šířka pásma efektivněji. Amplitudová modulace produkuje výstupní signál, jehož šířka pásma je dvojnásobkem maximální frekvence původního signálu základní pásmo signál. Modulace s jedním postranním pásmem zabrání tomuto zvýšení šířky pásma a plýtvání energií na nosiči za cenu zvýšené složitosti zařízení a obtížnějšího ladění na přijímači.

Základní koncept

Rádiové vysílače fungují smícháním a rádiová frekvence (RF) signál konkrétní frekvence, nosná vlna, se zvukovým signálem, který má být vysílán. U vysílačů AM toto míchání obvykle probíhá v koncovém RF zesilovači (modulace na vysoké úrovni). Méně časté a mnohem méně efektivní je směšování při nízkém výkonu a následné zesílení v lineárním zesilovači. Každá z těchto metod produkuje sadu frekvencí se silným signálem na nosné frekvenci a se slabšími signály na frekvencích rozšiřujících se nad a pod nosnou frekvencí o maximální frekvenci vstupního signálu. Výsledný signál má tedy a spektrum jehož šířka pásma je dvojnásobek maximální frekvence původního vstupního zvukového signálu.

SSB využívá skutečnosti, že v každé z těchto „postranních pásem“ je zakódován celý původní signál. Není nutné vysílat obě postranní pásma plus nosnou, protože vhodný přijímač může extrahovat celý původní signál z horního nebo dolního postranního pásma. Existuje několik metod pro eliminaci nosné a jednoho postranního pásma z přenášeného signálu. Produkce tohoto jediného signálu v postranním pásmu je příliš komplikovaná, než aby byla provedena v konečné fázi zesilovače, jako u AM. SSB modulace musí být provedena na nízké úrovni a zesílena v lineárním zesilovači, kde nižší účinnost částečně kompenzuje energetickou výhodu získanou eliminací nosné a jednoho postranního pásma. Přenosy SSB nicméně využívají dostupnou energii zesilovače podstatně efektivněji a poskytují přenos na delší dosah pro stejný výstupní výkon. Obsažené spektrum je navíc méně než poloviční oproti plnému nosnému AM signálu.

Příjem SSB vyžaduje kmitočtovou stabilitu a selektivitu mnohem vyšší než u levných přijímačů AM, a proto je provozovatelé vysílání zřídka používali. V komunikaci typu point-to-point, kde se drahé přijímače již běžně používají, je možné je úspěšně upravit tak, aby přijímaly jakékoli vysílané postranní pásmo.

Dějiny

První patentová přihláška USA na modulaci SSB byla podána 1. prosince 1915 autorem John Renshaw Carson.^[1] Americké námořnictvo předtím experimentovalo s SSB na svých rádiových obvodech první světová válka.^[2][3] SSB poprvé vstoupila do komerční služby 7. ledna 1927 na dlouhovlnný transatlantický veřejný radiotelefonní okruh mezi New Yorkem a Londýnem. Vysílače SSB s vysokým výkonem byly umístěny na Rocky Point, New York, a Ragby, Anglie. Přijímače byly ve velmi tichých lokalitách v Houlton, Maine, a Cupar Skotsko.^[4]

SSB byl také použit znovu velká vzdálenost telefonní linky, jako součást techniky známé jako multiplexování s frekvenčním dělením (FDM). FDM byl průkopníkem telefonních společností ve 30. letech. S touto technologií by mohlo být přenášeno mnoho simultánních hlasových kanálů na jednom fyzickém obvodu, například v L-nosič. U SSB by kanály mohly být rozmístěny (obvykle) pouze 4 000Hz kromě toho nabízí šířku pásma řeči nominálně od 300 Hz do 3 400 Hz.

Amatérští radisté poté zahájil vážné experimenty s SSB druhá světová válka. The Strategické vzdušné velení zavedla SSB jako rádiový standard pro svá letadla v roce 1957.^[5] Od té doby se stal de facto standardem pro dálkové hlasové rádiové přenosy.

Matematická formulace

Zobrazení ve frekvenční oblasti matematických kroků, které převádějí funkci základního pásma na rádiový signál s jedním postranním pásmem.

Jednopásmové připojení má matematickou formu kvadraturní amplitudová modulace (QAM) ve zvláštním případě, kdy jeden z základní pásmo průběhy jsou odvozeny od druhého, místo aby byly nezávislými zprávami:

${displaystyle s_ {ext {ssb}} (t) = s (t) cdot cos left (2pi f_ {0} tight) - {widehat {s}} (t) cdot sin left (2pi f_ {0} tight), ,}$

(Rovnice 1)

kde ${displaystyle s (t),}$ je zpráva (se skutečnou hodnotou), ${displaystyle {widehat {s}} (t),}$ je jeho Hilbertova transformace, a ${displaystyle f_ {0},}$ je rádio nosná frekvence.^[6]

Abychom pochopili tento vzorec, můžeme vyjádřit ${displaystyle s (t)}$ jako skutečná součást funkce s komplexní hodnotou bez ztráty informací:

${displaystyle s (t) = operatorname {Re} vlevo {s_ {mathrm {a}} (t) ight} = operatorname {Re} vlevo {s (t) + jcdot {widehat {s}} (t) ight}, }$

kde ${displaystyle j}$ představuje imaginární jednotka.  ${displaystyle s_ {mathrm {a}} (t)}$ je analytická reprezentace z ${displaystyle s (t),}$ což znamená, že obsahuje pouze kladně-frekvenční složky ${displaystyle s (t)}$:

${displaystyle {frac {1} {2}} S_ {mathrm {a}} (f) = {egin {cases} S (f), & {ext {for}} f> 0, 0, & {ext { for}} f <0, konec {případů}}}$

kde ${displaystyle S_ {mathrm {a}} (f)}$ a ${displaystyle S (f)}$ jsou příslušné Fourierovy transformace ${displaystyle s_ {mathrm {a}} (t)}$ a ${displaystyle s (t).}$ Proto je funkce přeložená frekvencí ${displaystyle S_ {mathrm {a}} vlevo (f-f_ {0} ight)}$ obsahuje pouze jednu stranu ${displaystyle S (f).}$ Protože má také pouze kladně-frekvenční složky, je jeho inverzní Fourierova transformace analytickým vyjádřením ${displaystyle s_ {ext {ssb}} (t):}$

${displaystyle s_ {ext {ssb}} (t) + jcdot {widehat {s}} _ {ext {ssb}} (t) = {mathcal {F}} ^ {- 1} {S_ {mathrm {a}} left (f-f_ {0} ight)} = s_ {mathrm {a}} (t) cdot e ^ {j2pi f_ {0} t} ,,}$

a opět skutečná část tohoto výrazu nezpůsobuje žádnou ztrátu informací. S Eulerův vzorec rozšířit${displaystyle e ^ {j2pi f_ {0} t} ,,}$ získáváme Rovnice 1:

${displaystyle {egin {aligned} s_ {ext {ssb}} (t) & = operatorname {Re} left {s_ {mathrm {a}} (t) cdot e ^ {j2pi f_ {0} t} ight} & = operatorname {Re} left {, left [s (t) + jcdot {widehat {s}} (t) ight] cdot left [cos left (2pi f_ {0} tight) + jcdot sin left (2pi f_ {0} tight) ight], ight} & = s (t) cdot cos left (2pi f_ {0} tight) - {widehat {s}} (t) cdot sin left (2pi f_ {0} tight) .end {aligned }}}$

Koherentní demodulace ${displaystyle s_ {ext {ssb}} (t)}$ obnovit ${displaystyle s (t)}$ je stejné jako AM: vynásobit ${displaystyle cos left (2pi f_ {0} tight),}$ a lowpass k odstranění „dvojfrekvenčních“ složek kolem frekvence ${displaystyle 2f_ {0}}$. Pokud demodulační nosič není ve správné fázi (kosinová fáze zde), pak demodulovaný signál bude nějakou lineární kombinací ${displaystyle s (t)}$ a ${displaystyle {widehat {s}} (t)}$, což je obvykle přijatelné v hlasové komunikaci (pokud není demodulační nosná frekvence zcela v pořádku, fáze se bude driftovat cyklicky, což je opět přijatelné v hlasové komunikaci, pokud je chyba frekvence dostatečně malá, a amatérští operátoři jsou někdy tolerantní k i větší chyby frekvence, které způsobují nepřirozeně znějící efekty posunu výšky tónu).

Dolní postranní pásmo

${displaystyle s (t)}$ lze také získat jako skutečnou část komplexního konjugátu, ${displaystyle s_ {mathrm {a}} ^ {*} (t),}$ což představuje zápornou frekvenci části ${displaystyle S (f).}$ Když ${displaystyle f_ {0},}$ je dostatečně velký na to ${displaystyle Sleft (f-f_ {0} ight)}$ produkt nemá žádné negativní frekvence ${displaystyle s_ {mathrm {a}} ^ {*} (t) cdot e ^ {j2pi f_ {0} t}}$ je další analytický signál, jehož skutečná část je skutečná spodní postranní pásmo přenos:

${displaystyle {egin {aligned} s_ {mathrm {a}} ^ {*} (t) cdot e ^ {j2pi f_ {0} t} & = s_ {ext {lsb}} (t) + jcdot {widehat {s }} _ {ext {lsb}} (t) Rightarrow s_ {ext {lsb}} (t) & = operatorname {Re} vlevo {s_ {mathrm {a}} ^ {*} (t) cdot e ^ { j2pi f_ {0} t} ight} & = s (t) cdot cos left (2pi f_ {0} tight) + {widehat {s}} (t) cdot sin left (2pi f_ {0} tight) .end {zarovnaný}}}$

Součet dvou signálů postranního pásma je:

${displaystyle s_ {ext {usb}} (t) + s_ {ext {lsb}} (t) = 2s (t) cdot cos left (2pi f_ {0} tight) ,,}$

což je klasický model potlačeného nosiče dvojité postranní pásmo DOPOLEDNE.

Praktické implementace

A Collins KWM-1, časný amatérský radiopřijímač s funkcí hlasu SSB

Filtrování pásma

Jedním ze způsobů výroby signálu SSB je odstranění jednoho z postranních pásem pomocí filtrování, ponechávající pouze buď horní postranní pásmo (USB), postranní pásmo s vyšší frekvencí nebo méně často spodní postranní pásmo (LSB), postranní pásmo s nižší frekvencí. Nejčastěji je nosič zmenšen nebo zcela odstraněn (potlačen), přičemž je v celém rozsahu označován jako jeden potlačený nosič bočního pásma (SSBSC). Za předpokladu, že jsou obě postranní pásma symetrická, což je případ normálu DOPOLEDNE signál, v procesu se neztratí žádná informace. Jelikož je konečné RF zesílení soustředěno v jediném postranním pásmu, je efektivní výstupní výkon větší než v normálním AM (nosný a redundantní postranní pásmo tvoří více než polovinu výstupního výkonu vysílače AM). Ačkoli SSB používá podstatně menší šířku pásma a výkon, nelze jej jednoduše demodulovat detektor obálek jako standardní AM.

Hartleyův modulátor

Alternativní metoda generování známá jako a Hartleyův modulátor, pojmenoval podle R. V. L. Hartley, používá fázování potlačit nežádoucí postranní pásmo. Pro generování SSB signálu touto metodou jsou generovány dvě verze původního signálu, vzájemně 90 ° mimo fázi pro jakoukoli jednotlivou frekvenci v rámci provozní šířky pásma. Každý z těchto signálů pak moduluje nosné vlny (jedné frekvence), které jsou také 90 ° z fáze jeden s druhým. Přidáním nebo odečtením výsledných signálů vznikne signál spodního nebo horního postranního pásma. Výhodou tohoto přístupu je umožnit analytický výraz pro signály SSB, který lze použít k pochopení efektů, jako je synchronní detekce SSB.

Posun signálu základního pásma o 90 ° z fáze nelze provést jednoduše jeho zpožděním, protože obsahuje velký rozsah frekvencí. V analogových obvodech širokopásmová 90stupňová síť s fázovým rozdílem^[7] se používá. Tato metoda byla populární ve dnech elektronka rádia, ale později získala špatnou pověst kvůli špatně upraveným komerčním implementacím. Modulace pomocí této metody opět získává na popularitě homebrew a DSP pole. Tato metoda s využitím Hilbertova transformace k fázovému posunu zvuku základního pásma lze provést s nízkými náklady s digitálními obvody.

Weaver modulátor

Další variace, Weaver modulátor,^[8] používá pouze dolní propusti a kvadraturní směšovače a je oblíbenou metodou v digitálních implementacích.

V Weaverově metodě je pásmo zájmu nejprve přeloženo tak, aby bylo vycentrováno na nulu, koncepčně modulací složité exponenciální ${displaystyle exp (jomega t)}$ s frekvencí uprostřed hlasového pásma, ale implementovanou kvadraturní dvojicí sinusových a kosinových modulátorů na této frekvenci (např. 2 kHz). Tento komplexní signál nebo dvojice reálných signálů se poté filtruje dolní propustí, aby se odstranilo nežádoucí postranní pásmo, které není vystředěné na nulu. Poté je komplexní signál s jedním postranním pásmem centrovaný na nulu převeden na skutečný signál další dvojicí kvadraturních směšovačů na požadovanou střední frekvenci.

Plný, redukovaný a potlačený SSB

Konvenční signály modulované amplitudou lze považovat za plýtvání energií a šířkou pásma, protože obsahují nosný signál a dvě identická postranní pásma. Vysílače SSB jsou proto obecně navrženy tak, aby minimalizovaly amplitudu nosného signálu. Když je nosná z vysílaného signálu odstraněna, je volána potlačený nosič SSB.

Aby však přijímač mohl reprodukovat přenášený zvuk bez zkreslení, musí být naladěn na přesně stejnou frekvenci jako vysílač. Jelikož je to v praxi obtížné dosáhnout, přenosy SSB mohou znít nepřirozeně a pokud je chyba ve frekvenci dostatečně velká, může to způsobit špatnou srozumitelnost. Aby se to napravilo, může být přenášeno malé množství původního nosného signálu, takže přijímače s nezbytnými obvody pro synchronizaci s přenášenou nosnou mohou správně demodulovat zvuk. Tento způsob přenosu se nazývá redukovaný nosič jednopásmové.

V jiných případech může být žádoucí zachovat určitou míru kompatibility s jednoduchými přijímači AM a přitom stále snižovat šířku pásma signálu. Toho lze dosáhnout přenosem jednopásmového pásma s normálním nebo mírně sníženým nosičem. Tento režim se nazývá kompatibilní (nebo full-carrier) SSB nebo ekvivalent amplitudové modulace (AME). V typických systémech AME může harmonické zkreslení dosáhnout 25% a intermodulační zkreslení může být mnohem vyšší, než je obvyklé, ale minimalizace zkreslení v přijímačích s obálkovými detektory je obecně považována za méně důležitou než umožnit jim produkovat srozumitelný zvuk.

Druhá, a možná správnější, definice „kompatibilního jediného postranního pásma“ (CSSB) odkazuje na formu amplitudové a fázové modulace, ve které je nosná přenášena spolu s řadou postranních pásem, která jsou převážně nad nebo pod nosnou větou. Vzhledem k tomu, že při generování signálu je přítomna fázová modulace, je energie odstraněna z nosného členu a redistribuována do struktury postranního pásma podobná té, která se vyskytuje při analogové frekvenční modulaci. Signály napájející fázový modulátor a obalový modulátor jsou dále vzájemně fázově posunuty o 90 °. Toto umístí informační termíny do kvadratury navzájem; Hilbertova transformace informací, které mají být přenášeny, je využívána k tomu, aby způsobila konstruktivní přidání jednoho postranního pásma a zrušení opačného primárního postranního pásma. Protože se používá fázová modulace, generují se také termíny vyššího řádu. Ke snížení dopadu (amplitudy) většiny těchto výrazů vyššího řádu bylo použito několik metod. V jednom systému je fázově modulovaný člen vlastně logem hodnoty nosné úrovně plus audio / informační člen s fázovým posunem. Tím se vytvoří ideální signál CSSB, kde při nízkých úrovních modulace převládá pouze člen prvního řádu na jedné straně nosné. Jak se zvyšuje úroveň modulace, úroveň nosné se snižuje, zatímco termín druhého řádu se podstatně zvyšuje v amplitudě. V bodě 100% modulace obálky je z nosného členu odstraněno 6 dB výkonu a člen druhého řádu je identický v amplitudě s nosným členem. Postranní pás prvního řádu se zvýšil na úrovni, dokud nyní není na stejné úrovni jako dříve nemodulovaný nosič. V bodě 100% modulace se spektrum jeví jako identické s normálním AM přenosem s dvojitým postranním pásmem, přičemž středový člen (nyní primární zvukový člen) na referenční úrovni 0 dB a oba členy na obou stranách primárního postranního pásma na -6 dB. Rozdíl je v tom, že to, co se jeví jako nosná, se posunulo zvukově-frekvenčním výrazem směrem k „postrannímu pásmu v provozu“. Při úrovních pod 100% modulací se struktura postranního pásma jeví jako zcela asymetrická. Když je hlas přenášen zdrojem CSSB tohoto typu, dominují nízkofrekvenční komponenty, zatímco vysokofrekvenční termíny jsou nižší až o 20 dB při 3 kHz. Výsledkem je, že signál zabírá přibližně 1/2 normální šířky pásma signálu DSB s plnou nosnou. Existuje jeden háček: zvukový výraz používaný k fázové modulaci nosné je generován na základě funkce protokolu, která je předpjatá úrovní nosné. Při záporné 100% modulaci je termín vynulován na nulu (0) a modulátor se stává nedefinovaným. K udržení stability systému a zabránění rozstřikování je nutné použít přísnou modulační kontrolu. Tento systém je ruského původu a byl popsán na konci 50. let. Není jisté, zda byla někdy nasazena.

Druhá řada přístupů byla navržena a patentována Leonard R. Kahn. Různé Kahnovy systémy odstranily tvrdý limit stanovený použitím přísné logovací funkce při generování signálu. Dříve Kahnovy systémy využívaly různé metody ke snižování termínu druhého řádu prostřednictvím vložení předzkreslené komponenty. Jeden příklad této metody byl také použit ke generování jednoho ze stereofonních signálů Kahn AM s nezávislým postranním pásmem (ISB). Byla známá jako metoda budiče STR-77, která byla zavedena v roce 1977. Později byl systém dále vylepšen použitím modulátoru na bázi arcsinu, který zahrnoval výraz 1-0,52E ve jmenovateli rovnice generátoru arcsinu. E představuje obálkový člen; zhruba polovina termínu modulace aplikovaného na obalový modulátor je použita ke snížení termínu druhého řádu obloukem "fázově" modulované cesty; čímž se redukuje člen druhého řádu v nežádoucím postranním pásmu. Ke generování přesného signálu arcsinu byl použit přístup zpětnovazebního modulátoru / demodulátoru s více smyčkami. Tento přístup byl zaveden v roce 1984 a stal se známý jako metoda STR-84. Byl prodán společností Kahn Research Laboratories; později Kahn Communications, Inc. z NY. Dodatečné zařízení pro zpracování zvuku dále vylepšilo strukturu postranního pásma tím, že selektivně aplikovalo pre-důraz na modulační signály. Protože obálka všech popsaných signálů zůstává přesnou kopií informací aplikovaných na modulátor, lze ji demodulovat bez zkreslení detektorem obálky, jako je jednoduchá dioda. V praktickém přijímači může být přítomno určité zkreslení, obvykle na nízké úrovni (v AM vysílání, vždy pod 5%), kvůli ostré filtraci a nelineárnímu skupinovému zpoždění v IF filtrech přijímače, které zkracují postranní pásmo kompatibility - ty výrazy, které nejsou výsledkem lineárního procesu jednoduše obálky modulující signál, jak by tomu bylo v případě DSB-AM s plnou nosnou - a rotace fáze těchto termínů kompatibility tak, že již nezruší způsob kvadraturního zkreslení způsobený termínem SSB první objednávky spolu s dopravcem. Malé množství zkreslení způsobeného tímto efektem je obecně poměrně nízké a přijatelné.

Metodu Kahn CSSB krátce využil také Airphone jako metoda modulace použitá pro časné spotřebitelské telefonní hovory, které by mohly být uskutečňovány z letadla na zem. To bylo rychle nahrazeno metodami digitální modulace, aby se dosáhlo ještě vyšší spektrální účinnosti.

Zatímco CSSB se dnes zřídka používá ve vysílacích pásmech AM / MW po celém světě, někteří amatérští rozhlasoví operátoři s tím stále experimentují.

Demodulace

Přední konec přijímače SSB je podobný jako přední konec přijímače SSB DOPOLEDNE nebo FM přijímač, sestávající z a superheterodyn RF přední část, která produkuje frekvenčně posunutou verzi vysokofrekvenčního (RF) signálu v rámci standardu střední frekvence (IF) pásmo.

Chcete-li obnovit původní signál ze signálu IF SSB, musí být jedno postranní pásmo frekvenčně posunuto dolů do původního rozsahu základní pásmo frekvence pomocí a detektor produktu který jej mísí s výstupem a kmitočtový oscilátor (BFO). Jinými slovy, je to jen další fáze heterodyningu. Aby to fungovalo, musí být frekvence BFO přesně nastavena. Pokud je frekvence BFO vypnutá, výstupní signál bude frekvenčně posunut (nahoru nebo dolů), což způsobí, že řeč zní divně a "Kačer Donald „- jako nebo nesrozumitelný.

U zvukové komunikace existuje společná shoda ohledně posunu BFO oscilátoru o 1,7 kHz. Hlasový signál je citlivý na posun asi 50 Hz, snesitelný je až 100 Hz. Některé přijímače používají a zotavení dopravce systém, který se pokouší automaticky uzamknout na přesnou frekvenci IF. Obnova nosiče nevyřeší frekvenční posun. Poskytuje lepší poměr S / N na výstupu detektoru.^{[Citace je zapotřebí ]}

Jako příklad zvažte signál IF SSB se středem na frekvenci ${displaystyle F_ {ext {if}},}$ = 45 000 Hz. Frekvence základního pásma, na kterou je třeba posunout, je ${displaystyle F_ {b},}$ = 2 000 Hz. Výstupní křivka BFO je ${displaystyle cos left (2pi cdot F_ {ext {bfo}} cdot tight)}$. Když je signál vynásoben (aka heterodyned s) křivku BFO, posune signál na${displaystyle left (F_ {ext {if}} + F_ {ext {bfo}} ight)}$, a na${displaystyle left | F_ {ext {if}} - F_ {ext {bfo}} ight |}$, který je známý jako frekvence úderů nebo frekvence obrazu. Cílem je vybrat ${displaystyle F_ {ext {BFO}}}$ což má za následek${displaystyle left | F_ {ext {if}} - F_ {ext {bfo}} ight | = F_ {b},}$ = 2 000 Hz. (Nežádoucí komponenty na ${displaystyle left (F_ {ext {if}} + F_ {ext {bfo}} ight),}$ lze odstranit pomocí a dolní propust; pro které je výstupní snímač nebo člověk ucho může sloužit).

Existují dvě možnosti ${displaystyle F_ {ext {bfo}}}$: 43 000 Hz a 47 000 Hz, volané nízká strana a vysoká strana injekce. S injekcí na vysoké straně budou spektrální složky, které byly distribuovány kolem 45 000 Hz, distribuovány kolem 2 000 Hz v opačném pořadí, také známém jako obrácené spektrum. To je ve skutečnosti žádoucí, když je také invertováno IF spektrum, protože inverze BFO obnovuje správné vztahy. Jedním z důvodů je to, když je IF spektrum výstupem invertujícího stupně v přijímači. Dalším důvodem je, když signál SSB je ve skutečnosti spodní postranní pásmo, místo horního postranního pásma. Pokud jsou ale oba důvody pravdivé, pak IF spektrum není invertováno a mělo by se použít neinvertující BFO (43000 Hz).

Li ${displaystyle F_ {ext {bfo}},}$ je vypnuto o malou částku, pak frekvence rytmu není přesně ${displaystyle F_ {b},}$, což může vést k výše zmíněnému zkreslení řeči.

SSB jako technika kódování řeči

Techniky SSB lze také přizpůsobit základním pásmům s frekvenčním posunem a inverzí frekvence křivky (hlasová inverze ). Tato metoda kódování hlasu byla vytvořena spuštěním zvuku jednoho zvukového vzorku modulovaného bočním pásmem, i když je jeho opakem (např. Spuštěním zvukového vzorku modulovaného LSB přes rádio s USB modulací). Tyto efekty byly použity ve spojení s dalšími filtračními technikami během druhá světová válka jako jednoduchá metoda řeči šifrování. Radiotelefon konverzace mezi USA a Británie byli Němci zadrženi a „dešifrováni“; zahrnovali několik raných rozhovorů mezi nimi Franklin D. Roosevelt a Churchill.^{[Citace je zapotřebí ]} Ve skutečnosti mohly signály pochopit přímo vyškolení operátoři. Z velké části umožňující bezpečnou komunikaci mezi Rooseveltem a Churchillem v SIGSALY byl vytvořen systém digitálního šifrování.

Dnes taková jednoduchá řeč založená na inverzi šifrování techniky se snadno dešifrují pomocí jednoduchých technik a již se nepovažují za bezpečné.

Zbytkový postranní pásmo (VSB)

Modulace VSB

Omezení modulace jedním postranním pásmem, které se používá pro hlasové signály a není k dispozici pro video / TV signály, vede k použití zakrnělé postranní pásmo. A zakrnělé postranní pásmo (v rádio komunikace) je a postranní pásmo který byl pouze částečně odříznut nebo potlačen. Televizní vysílání (v analogových video formátech) používá tuto metodu, pokud video je přenášeno v DOPOLEDNE, kvůli velkému šířka pásma použitý. Může být také použit v digitálním přenosu, jako je ATSC standardizováno 8VSB.

Vysílací nebo dopravní kanál pro televizi v zemích, které ji používají NTSC nebo ATSC má šířku pásma 6 MHz. Pro zachování šířky pásma by bylo žádoucí SSB, ale videosignál má významný nízkofrekvenční obsah (průměrný jas) a má obdélníkové synchronizační pulzy. Inženýrským kompromisem je přenos zakořeněného postranního pásma. Ve zbytkovém postranním pásmu se přenáší celé horní postranní pásmo šířky pásma W2 = 4,0 MHz, ale pouze W1 = 0,75 MHz spodního postranního pásma se přenáší spolu s nosnou. Nosná frekvence je 1,25 MHz nad spodní hranou 6MHz širokého kanálu. Díky tomu je systém AM při nízkých modulačních frekvencích a SSB při vysokých modulačních frekvencích. Nepřítomnost složek dolního postranního pásma při vysokých frekvencích musí být kompenzována, a to se provádí v IF zesilovač.

Frekvence pro LSB a USB v amatérské rádiové hlasové komunikaci

Pokud se v amatérské rádiové hlasové komunikaci používá jednopásmové pásmo, je běžnou praxí, že pro frekvence nižší než 10 MHz se používá spodní postranní pásmo (LSB) a pro frekvence 10 MHz a vyšší horní postranní pásmo (USB).^[9] Například v pásmu 40 m probíhá hlasová komunikace často kolem 7 100 MHz pomocí režimu LSB. V pásmu 20 m při 14 200 MHz by byl použit režim USB.

Výjimka z tohoto pravidla platí pro pět samostatných amatérských kanálů v pásmu 60 metrů (téměř 5,3 MHz), kde pravidla FCC konkrétně vyžadují USB.^[10]

Rozšířené jedno postranní pásmo (eSSB)

Jedno rozšířené postranní pásmo je jakékoli J3E Režim (SSB-SC), který překračuje šířku pásma standardního nebo tradičního režimu 2,9 kHz SSB J3E (ITU 2K90J3E), aby podporoval zvuk vyšší kvality.

Amplituda komprimovaná jednopásmová modulace (ACSSB )

Jedno postranní pásmo doplněné amplitudou (ACSSB ) je metoda úzkopásmové modulace využívající jediné postranní pásmo s pilotním tónem, umožňující expandéru v přijímači obnovit amplitudu, která byla silně stlačena vysílačem. Nabízí vylepšený efektivní dosah oproti standardní modulaci SSB a současně si zachovává zpětnou kompatibilitu se standardními rádii SSB. ACSSB také nabízí sníženou šířku pásma a vylepšený rozsah pro danou úroveň výkonu ve srovnání s úzkopásmovou FM modulací.

Modulovaná jednopásmová modulace s řízenou obálkou (CESSB )

Generování standardní modulace SSB má za následek překročení velkých obálek vysoko nad průměrnou úrovní obálky pro sinusový tón (i když je zvukový signál omezen špičkou). Standardní vrcholy obálek SSB jsou způsobeny zkrácením spektra a nelineárním fázovým zkreslením z aproximačních chyb praktické implementace požadované Hilbertovy transformace. Nedávno se ukázalo, že vhodná kompenzace překročení (tzv řízená obálka jednopásmové modulace nebo CESSB ) dosahuje přibližně 3,8 dB špičkového snížení pro přenos řeči. Výsledkem je efektivní průměrné zvýšení výkonu přibližně 140%.^[11]Ačkoli generování signálu CESSB lze integrovat do modulátoru SSB, je možné oddělit generování signálu CESSB (například ve formě externího preprocesoru řeči) od standardního rádia SSB. To vyžaduje, aby modulátor standardního rádiového SSB byl lineární fáze a měl dostatečnou šířku pásma pro průchod signálu CESSB. Pokud standardní modulátor SSB splňuje tyto požadavky, je řízení obálky procesem CESSB zachováno.^[12]

Označení ITU

V roce 1982 Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) označil typy amplitudové modulace:

Viz také

• ACSSB, jediné postranní pásmo s amplitudou
• Nezávislé postranní pásmo
• Modulace pro další příklady modulačních technik
• Postranní pásek pro obecnější informace o postranním pásmu

Reference

Zdroje

• Částečně od Federální norma 1037C na podporu MIL-STD-188

Další čtení

• Sgrignoli, G., W. Bretl, R. a Citta. (1995). „Modulace VSB používaná pro pozemní a kabelové vysílání.“ Transakce IEEE na spotřební elektroniku. v. 41, číslo 3, str. 367 - 382.
• J. Brittain, (1992). "Skenování minulosti: Ralph V.L. Hartley", Proc. IEEE, sv. 80, str. 463.
• eSSB - Extended Single Sideband